[发明专利]一种自拉曼自倍频固体激光器

说明书

一种自拉曼自倍频固体激光器，涉及激光晶体和器件领域。本发明以一块稀土离子掺杂的同时具有拉曼散射和二阶非线性光学特性的晶体作为增益介质，采用能被该增益介质有效吸收的发射光泵浦，便可直接实现自拉曼自倍频固体激光输出，使得固体拉曼倍频激光器更为简单紧凑。

技术领域

本发明涉及激光晶体和器件领域。

背景技术

拉曼和倍频技术均是利用晶体的非线性光学效应获得不同的激光发射波长，而固体拉曼倍频激光器则是利用上述两种非线性光学技术的结合，以拓展得到更多不同波长的激光输出，满足不同领域的应用需求。一般采用以下两种方案以实现固体激光拉曼频移后的倍频激光输出：(1)首先采用半导体激光器(LD)泵浦一块稀土离子掺杂的基质晶体产生基频激光，然后利用一块拉曼晶体通过受激拉曼效应对基频激光进行频移，再利用一块非线性光学晶体倍频产生拉曼频移激光的倍频光；(2)首先采用LD泵浦一块稀土离子掺杂的具有拉曼散射特性的基质晶体直接产生自拉曼频移激光输出，再利用一块非线性光学晶体倍频产生拉曼频移激光的倍频光。然而，上述方案的缺点是至少需要用到两块晶体，激光腔结构相对复杂，调整难度较大，器件成本相对较高。

针对上述方案所存在的问题，Gao.Z.L(Opt.Express,21(2013)7821)等人仅利用一块同时具有拉曼散射和二阶非线性光学特性的BaTeMo₂O₉晶体，就实现了对1064nm波长激光的拉曼和倍频转换，产生了589nm的黄色激光，简化了激光腔结构并降低了器件成本。然而，BaTeMo₂O₉晶体无法实现稀土离子的掺杂，所需的基频激光仍需由一块Nd:YAG激光晶体产生，激光系统相对复杂。研究内容

本发明的目的在于提供一种自拉曼自倍频固体激光器，该激光器以一块稀土离子掺杂的同时具有拉曼散射和二阶非线性光学特性的晶体作为增益介质，采用能被该增益介质有效吸收的光源作为泵浦源，便可直接实现自拉曼自倍频固体激光输出。

本发明包括如下技术方案：

1.一种自拉曼自倍频固体激光器，由增益介质，激光谐振腔和泵浦系统组成，其特征在于：该激光器以一块稀土离子掺杂的同时具有拉曼散射和二阶非线性光学特性的晶体作为增益介质；激光谐振腔由输入和输出镜组成，输入镜设计为在泵浦光波长处透过率T≥80％，在基频激光、拉曼频移激光和倍频激光波长处透过率T≤0.5％，输出镜设计为在基频激光和拉曼频移激光波长处透过率T≤0.5％，倍频激光波长处透过率T≥70％；泵浦系统包括能被该增益介质有效吸收的光源以及放置在该光源和增益介质之间的光学耦合器件。

2.如项1所述激光器的晶体，其特征在于：晶体为β¹-Gd₂(MoO₄)₃，属于正交晶系，空间群为单胞参数为α＝β＝γ＝90°。

3.如项1所述激光器增益介质中的稀土离子，其特征在于：稀土离子及掺杂浓度分别为Er³⁺(5at.％～50at.％)，Yb³⁺(0.5at.％～10at.％)，Nd³⁺(0.5at.％～10at.％)，Ho³⁺(0.5at.％～5at.％)，Tm³⁺(0.5at.％～10at.％)，Dy³⁺(0.5at.％～5at.％)，Tb³⁺(0.5at.％～5at.％)，Sm³⁺(0.5at.％～5at.％)。

4.一种自拉曼自倍频固体脉冲激光器，其特征在于：在项1所述激光器的增益介质和输出镜之间插入基频激光的调Q或锁模元件，实现自拉曼自倍频的脉冲激光运转。

实施本发明技术方案具有的有益效果是：以一块稀土离子掺杂的同时具有拉曼散射和二阶非线性光学特性的晶体作为增益介质，采用能被该增益介质有效吸收的发射光泵浦，便可直接实现自拉曼自倍频固体激光输出，使得固体拉曼倍频激光器更为简单紧凑。